JPH04176040A - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の要約 光磁気記録媒体（光磁気ディスク）または光記録媒体（
光ディスク）用の集積型光ビ・ソファ・ノブ装置であり
、複数の集光グレーティング・カプラを基板上に形成さ
れた光導波層上に形成し、光磁気ディスクまたは光ディ
スクからの反射光を上記集光グレーティング・カプラで
光導波層に導きかつ分離して集光し、この集光された反
射光を検知してトラッキング・エラー信号、フォーカシ
ング・エラー信号および情報読取信号を生成するものに
おいて、複数の上記集光グレーティング・カプラを上記
光導波層上の同一箇所に重畳して形成したことを特徴と
する。これにより集光グレーティング・カプラの面積当
りの反射光の利用効率を高め、安定な信号を得ることが
できる。

発明の背景 技術分野 この発明は光磁気記録媒体および光記録媒体用光ピック
アップ装置に関する。

従来技術とその問題点 光集積技術を利用して小型かつ軽量の光磁気ディスク用
光ピックアップ装置の実現をめざした研究が盛んに行な
われている。たとえば、砂川ら「光磁気ディスクピック
アップ用導波路型差動検出デバイス」電子情報通信学会
、量子エレクトロニクス研究会資料０ＱＥ８Ｂ−１７７
に記載の光ピックアップ装置は、ＴＭモードおよびＴＥ
モードの光をそれぞれ励振する複数の集光グレーティン
グ・カプラを基板上に形成された光導波層上に形成し、
光磁気ディスクからの反射光を上記集光グレーティング
・カプラで光導波層に導きかつモードに応じて分離して
集光し、この集光された反射光を検知してトラッキング
・エラー信号、フォーカシング・エラー信号および情報
読取信号を生成する。

上記文献に記載された集光グレーティング・カプラが第
１８図に示されている。この図において。

基板９０の光導波層上に３個の集光グレーティング・カ
プラ９１．９２および９３が並べて形成されている。光
磁気ディスクからの反射光はこれらの集光グレーティン
グ・カプラ９１〜９３上に真上からまたは斜め上方向か
ら入射する。集光グレーティング・カプラ９１はグレー
ティング周期が他の集光グレーティング・カプラ９２．
９３よりもわずかに太きく、７Ｍモード光を励振するよ
うに、集光グレーティング・カプラ９２．９３はＴＥモ
ード光を励振するようにそれぞれ作製されている。光磁
気ディスクからの反射光は電界のＰ成分（Ｅ　　）とＳ
成分（Ｅ　　）の合成ベクトルとして表わされる。反射
光のＥ　成分は集光グレーティング・カプラ９１で位相
整合条件を満たし７Ｍモード光を励振する。

反射光のＥ　成分は集光グレーテ′イングφカブラ９２
、９３で位相整合条件を満たしＴＥモード光を励振する
。Ｅ　成分は集光グレーティング・カプラ９２、９：（
とは殆ど光結合せず、またＥ　成分は集光グレーティン
グ・カプラ９１とは殆ど光結合しない。このようにして
、光磁気ディスクからの反射光のＥ　成分とＥ　成分と
が集光グレーティンＳ グ・カブラ９１と９２．９３とによってそれぞれ分離さ
れ、かつそれぞれ焦点（光導波層上または基板９０の端
面に位置する）に集光される。この集光された光はそれ
ぞれ光検知器で受光され、これらの光検知器の出力信号
に基づき読取信号、フォーカシング・エラー信号および
トラッキング・エラー信号が生成される。

上記のような集光グレーティング・カプラにおいては、
２種類の導波モードであるＴＭモードとＴＥモードはそ
れぞれ別個の領域でのみ励振されるので、すなわち７Ｍ
モード光は集光グレーティング・カプラ９１が゛形成さ
れている領域でのみ。

ＴＥモード光は集光グレーティング・カプラ９２゜９３
が形成されている領域でのみそれぞれ励振されるので、
光の利用効率が悪いという問題がある。

光磁気ディスクからの反射光はこれらの集光グレーティ
ング・カプラ９１．９２．９３の全領域に入射するにも
かかわらず２その一部の領域でしか光導波層と光結合し
ない。したがって、光検知器に入射する反射光成分が少
なくなり、安定な各種信号の検出が困難である。

また、光源の波長変動、グレーティングの温度変化によ
る伸縮等により、集光グレーティング・カプラ９１にＴ
Ｍモード以外の光が励振されたり。

集光グレーティング・カプラ９２．９３にＴＥモード以
外の光が励振されたりするので、完全なモード分離がで
きず各種信号の検出精度が充分に高くならないという問
題もある。

同じように光集積技術を利用した小型かつ軽量の光デイ
スク用光ピックアップ装置も提案されている。たとえば
裏ら「光デイスクピックアップの光集Ｍ回路化コ電子情
報通信学会、量子エレクトロニクス研究会資料０ＱＥ８
５−７２に記載の光ピックアップ装置の一部が第１９図
に示されている。Ｓｉ基板１００上にＳｉＯ□バッファ
層１０１を介してガラスを用いて光導波層１０２が形成
され、この光導波層１０２上に、電子ビーム描画法を用
いたバターニングと反応性イオン・エツチング技術によ
って。

チャーブ型の集光グレーティング・カプラ１０３と導波
形ビーム・スプリッタ（グレーティング）１０４とが形
成されている。基板１００の端面に固定されたレーザ・
ダイオード１０５から出射した光は光導波層１０２を伝
搬し、集光グレーティング・カプラ１０３によって上方
に出射し、光ディスク１０９の表面上に集光される。光
ディスク１０９からの反射光は集光グレーティング・カ
プラ１０３を通して光導波層１０２に結合し、さらに導
波形ビーム・スプリッタ１０４によって２つに分けられ
かつそれぞれ集光されながら光導波層１０２を伝搬し、
２分割型光電変換素子１０６にそれぞれ入射する。光電
変換素子１０Ｂの出力信号を用いて読取信号、フォーカ
シング・エラー信号およびトラッキング・エラー信号が
作成される。導波形ビーム・スプリッタ１０４は波面分
割、偏向および集光の３つの機能をもつ。このようにし
て光ディスク１０９の表面に形成されたピット列によっ
て表わされる情報の読取りが行なわれる。

このような光ピックアップ装置では、レーザ・ダイオー
ド１０５から出射した光は導波形ビーム・スプリッタ１
０４および集光グレーティング・カプラ１０３を往復１
回ずつ通って光電変換素子１０８に達するので、光はグ
レーティングを４回通過することになり、光電変換素子
１０６に受光される光はかなり弱く、その出力信号も微
弱なものとなる。

また光源としてのレーザ・ダイオードの波長変動、温度
変化等による各種グレーティングの周期のずれが生じ、
とくに光電変換素子１０６に入射する光の集光位置のず
れが生じる。これらの要因によって安定な各種信号の検
知が困難となるという問題がある。

発明の概要 発明の目的 この発明は、上述した光ピックアップ装置において、ト
ラッキング・エラー信号、フォーカシング・エラー信号
および情報読取信号の安定化と高精度化を図ろうとする
ものである。

発明の構成２作用および効果 この発明は、直線偏光した光ビームを光磁気記録媒体表
面に投射するための光源および投光光学系、ＴＭモード
およびＴＥモードの光をそれぞれ励振する複数の集光グ
レーティング・カプラが光導波路上に形成された導波路
基板、光磁気記録媒体からの反射光を上記導波路基板上
の集光グレーティング・カプラに導く受光光学系、上記
集光グレーティング・カプラによりそれぞれ集光された
光を検知する複数の光電変換素子、ならびに上記光電変
換素子の出力信号に基づいてトラッキング・エラー信号
、フォーカシング・エラー信号および情報読取信号を生
成する信号処理手段を備えた光磁気記録媒体用光ピック
アップ装置において、上記複数の集光グレーティング・
カプラが導波路基板上に形成された光導波路上の同一箇
所に重ねて配置されていることを特徴とする。

この発明によると７ＭモードおよびＴＥモードの光をそ
れぞれ励振する複数の集光グレーティング・カプラが光
導波路上の同一箇所に重畳して設けられているので、こ
れらの集光グレーティング・カプラが設けられた全面積
を使用して７ＭモードおよびＴＥモードの光の光導波路
への結合が達成され１面積に対する光の利用効率が向上
する。これにより、光電変換素子に導かれる光磁気記録
媒体からの反射光の光量が増大し、安定な信号処理が可
能となる。

上記光電変換素子の受光面前面に、対応する上記集光グ
レーティング・カプラに結合する光に固有の偏光方向を
もつ光を通過させる偏光板を設けるとよい。

これにより上記集光グレーティング・カプラによって目
的とするモードの光以外のモードの光が励振され、複数
のモードが混在したとしても、目的とするモードの光の
みが上記偏光板を通って光電変換素子に入射するので、
検知信号の安定化と高精度化とを図ることができる。

さらに、上記投光光学系と受光光学系との少なくとも一
部を共用し、上記導波路基板を挾んで。

光磁気記録媒体と反対側に上記光源を配置し、上記導波
路基板として、透明でありかつ上記光源からの出射光の
うち特定の偏光方向の光のみを通過させる偏光分離機能
部分を有するものを採用するとよい。

このような光学系の配置により光学系をコンパクトに構
成することができる。また、光源の出射光の偏光方向を
上記導波路基板の配置により制御することができる。光
源よりも導波路基板の位置決め精度が高い場合には特に
有効である。

この発明はまた。光記録媒体表面に投射する光ビームを
発生する光源、光記録媒体からの反射光を検知する複数
の光電変換素子、上記光源からの光を光記録媒体表面に
直接投射するまたは投光光学系を通して投射するための
投光用集光グレーティング・カプラおよび光記録媒体か
らの反射光を直接にまたは受光光学系を通して受けかつ
上記光電変換素子に集光して導くための受光用集光グレ
ーティング・カプラが光導波路上に形成された導波路基
板、ならびに上記光電変換素子の出方信号に基づいてト
ラッキング争エラー信号、フォーカシング・エラー信号
および情報読取信号を生成する信号処理手段を備えた光
記録媒体用光ピックアップ装置において、上記投光用お
よび受光用集光グレーティング・カプラが導波路基板上
に形成された光導波路上の同一箇所に重ねて配置されて
いることを特徴とする。

この発明によると、投光用および受光用の複数の集光グ
レーティング・カプラが一箇所に重ねて形成されている
ので、光はこの複合グレーティング・カプラを１回往復
するだけであるからそれほど減衰することなく、安定な
各種信号の検出が可能となる。

好ましくは導波路基板を半導体材料で構成し。

複数の光電変換素子をこの基板に一体的に形成し、光導
波路を伝搬する反射光を光電変換素子に結合させるため
の光結合器を光導波路に設けるとよい。これにより一層
の集積化が可能となる。

実施例の説明 第１図はこの発明による光ピックアップ装置の第１の実
施例を示している。この光ピックアップ装置は光磁気デ
ィスクからの情報の読取りに適したものである。

この先ピックアップ装置は、光源としての半導体レーザ
２．複合集光グレーティング・カプラ１が形成された基
板１０．コリメート・レンズ３および対物レンズ４を含
んでいる。これらの光学系はトラッキングおよびフォー
カシング・アクチュエータ（図示路）に組込まれている
。

基板１０上に形成された複合集光グレーティング・カプ
ラ１の詳細が第３図から第５図に示されている。第３図
は複合集光グレーティング・カプラが形成された基板の
全体を示す斜視図であり。

ここでは各グレーティングは厚さ１幅のない線で表現さ
れている。第４図は各グレーティングを詳細に示す拡大
図である。また、第５図は第３図のｖ−ｖ線にそう拡大
断面図である。

基板１０上に光導波層１４が形成され、この光導波層１
４上の所定領域に２種類のグレーティング１１と１２、
１３とが重ねて形成されている。一方のグレーティング
１１は上記領域全体に形成されかつ集光グレーティング
・カプラを構成し、半導体レーザ２の出射光の波長の光
の７Ｍモードを励振する周期をもつ。この領域に真上ま
たは斜め上方から入射する光磁気ディスク９からの反射
光のうちのＥ。

成分はこのグレーティング１１に結合して、光導波層１
４を伝搬し、基板１０の端部の位置に集光される。他方
のグレーティング１２および１３は上記領域の左、右半
分の場所にそれぞれ形成され（それらの境界線およびそ
の延長線をＴ６で示す）、集光位置がそれぞれ異なる集
光グレーティング・カプラを構成し、ＴＥモードの光を
励振する周期をもつ。上記領域へ入射する反射光のうち
のＥ　成分はグレーティング１２．　ｉａにそれぞれ結
合し、光導波層１４を伝搬して集光グレーティング・カ
プラ１１の集光位置の両側の位置にそれぞれ集光する。

集光グレーティング・カプラ１１と１２．１３とが重畳
しているとは、第４図に示すように、それらのグレーテ
ィングの凸条が同一平面上で互０に交差していることを
意味する。

さらに基板ｌＯの光導波層１４上には、集光グレーティ
ング・カプラ１１に結合した光のほぼ集光位置に光電変
換素子２１が、集光グレーティング・カプラ１２．１３
に結合した光のほぼ集光位置に２分割型の光電変換素子
２２ａと２２ｂ、　２３ａと２３ｂがそれぞれ設けられ
ている。

第１図に戻って、半導体レーザ２は好ましくはその出射
光（直線偏光した光）の偏光面が光磁気ディスク９のト
ラックの接線（符号ＴＲで示す）方向に対して４５″傾
くように配置されている。また、基板１０は半導体レー
ザ２とコリメート・レンズ３との間に配置され、かつ基
板１０上の集光グレーティング・カプラ１２と１３の境
界線ＴＧがトラック接線ＴＲと平行になるように位置決
めされている。さらに、半導体レーザ２の出射光の光軸
が基板ｌＯ上の集光グレーティング・カプラ領域の中心
（境界線Ｔｃ上の中心）を通り、さらにコリメート・レ
ンズ３および対物レンズ４の中心を通るように上記光学
系が位置決めされている。

半導体レーザ２からの出射光は広がりながら基板１０お
よびその上の集光グレーティング・カプラ１１、１２．
１３を通過しく０次回折光）、コリメート・レンズ３で
平行化され、さらに対物レンズ４によって光磁気ディス
ク９の表面上に集光されて投射される。光磁気ディスク
９からの反射光は対物レンズ４およびコリメート・レン
ズ３を通り集光されながら集光グレーティング・カプラ
１１゜１２、１３が形成された領域に入射する。上述の
ように２反射光のうちのＥ　成分は集光グレーティング
・カプラ１１に７Ｍモードの光として光結合し。

基板１０上の光導波層１４を通って集光されながら光電
変換素子２１によって検知され、電気信号に変換される
。光磁気ディスク９からの反射光のうちのＥ　成分はグ
レーティング１２．１３にそれぞれ結合して、ＴＥモー
ド光として光導波層１４を伝播し。

かつ集光されることにより、それぞれ光電変換素子２２
ａと２２ｂ、　２３ａと２３ｂに入射し、電気信号に変
換される。

光磁気ディスク９への投射光のスポット位置がそのトラ
ックからずれると、そのずれ量に応じて左、右の集光グ
レーティング・カプラ１２と１３に入射する光量が変化
する。したがって、光電変換素子２２ａ、　２２ｂと２
（ａ、　２３ｂに入射する光量も変化する。そこで、光
電変換素子２２ａと２２ｂの出力信号の和信号を加算器
３８で得、光電変換素子２３ａと２３ｂの出力信号の和
信号を加算器３５で得、これらの和信号の差を減算器３
４で得ることによりトラッキング・エラー信号が作成さ
れる。これはプッシュプル法によるトラッキング・エラ
ーの検出である。

また、光磁気ディスク９と対物レンズ４との間の距離に
変動が生じると、集光グレーティング・カプラ１２．１
３によって光導波層１４上で集光される光の焦点位置が
光の伝播方向にずれる。これにともなって焦点位置は光
の伝播方向に直交する方向にもわずかにずれる。したが
って、光磁気ディスク９が対物レンズ４から遠ざかった
ときには内側の充電変換素子’１２ａ、　２３ａに入射
する光量が増し、逆に光磁気ディスク９が対物レンズ４
に近づいたときには外側の光電変換素子２２ｂ、　２３
ｂに入射する導波光量が増大する。内側の光電変換素子
２２ａと２３ａの出力信号の和信号を加算器３７で得。

外側の光電変換素子２２ｂと２３ｂの出力信号の和信号
を加算器３６で得、これらの和信号の差を減算器３３で
演算することにより、減算器３３からフォーカシング・
エラー信号が得られる。これはフーコー法によるフォー
カシング・エラーの検出である。

光磁気ディスク９に記録されている情報は反射光の偏光
方向の回転角（カー効果）によって表わされる。この回
転角は反射光のＥ　成分とＥ　成ｐ　　　　　　　　　
　　ｓ 分の変化によって表わされる。集光グレーティング・カ
プラ１１に結合したＥ　成分の大きさは光電変換素子２
１で電気信号に変換される。集光グレーティング・カプ
ラ１２．１３に結合したＥ　成分の大きさは、４個の光
電変換素子２２ａ、　２２ｂ、　２３ａ。

２３ｂの出力信号の和信号を加算器３５．３８および３
２で演算することにより得られる。したがって、光電変
換素子２１の出力信号と加算器３２の出力信号との差を
減算器３１で演算することにより、情報読取信号が得ら
れる。

第２図は変形例を示しており、コリメート・レンズ３が
省略されている。対物レンズ４が投射光の集光と反射光
の集光とを行なう。この光学系によるとレンズが少なく
なるので、光学系の一層の簡素化と軽量化を図ることが
できる。

第１図および第２図に示す光学系では、複合集光グレー
ティング・カプラ１を有する基板ＩＯが半導体レーザ２
とコリメート・レンズ３または対物レンズ４との間に配
置され、これらのレンズ３または４によって集光されつ
つある反射光が複合集光グレーティング・カプラ１に入
射する。したがってこの入射光の口径は小さくなるから
グレーティング・カプラ１の形成領域を小さくすること
ができ、その作製が容易となる。

もちろん、第１図において、基板ｌＯをコリメート・レ
ンズ３と対物レンズ４との間に配置してもよい。

上述した複合集光グレーティング・カプラ１は次のよう
にして作成される。

所定基板上に電子ビーム・レジストを塗布し。

第３図に示すような複合集光グレーティング・パターン
を電子ビーム描画し、それを現像することにより、残膜
レジストによる複合集光グレーティング・パターンを形
成する。

この残膜レジストによる複合集光グレーティング・パタ
ーンを、電鋳法その他の方法により転写してニッケル・
スタンバを作成する。

このスタンバと基板（たとえばガラス基板）１０との間
に紫外線（ＵＶ）硬化樹脂を充填し２両者を加圧しかつ
紫外線を照射することにより、　ＵＶ硬化樹脂を硬化さ
せる。ＵＶ硬化樹脂により光導波層１４と集光グレーテ
ィング・カプラ１１．、１２および■３とが一体に形成
されることになる。

第６図および第７図は複合集光グレーティング・カプラ
の他の例を示している。

この複合集光グレーティング・カプラは第３図から第５
図に示すものと基本的には同じ構成を有している。すな
わち、集光グレーティング・カプラＩＩＡ、　１２Ａ、
　１３Ａがそれぞれ集光グレーティング・カプラ１１．
１２．１３に対応している。

ＴＭモードを励振するグレーティングＩＩＡの厚さ（凸
条の高さ）とＴＥモードを励振するグレーティング１２
Ａ、　１３Ａの厚さとが異なっている。グレーティング
の厚さは回折効率（結合効率）に影響を与える。グレー
ティングＩＩＡと１２Ａ、　１３Ａとの厚さを変えるこ
とにより、集光する光の強度を調整（たとえば等しくな
るように）することができる。これにより、ＴＥモード
と７Ｍモードの光の差動信号（情報読取信号）を取出す
場合に１両モードの出力レベルを等しくすることができ
る。

上記実施例ではステップ・タイプのグレーティングが示
されているが、ブレーズ化されたもの等、任意の断面形
状のグレーティングを採用しうる。

第８図は複合集光グレーティング・カプラが形成された
導波路基板の他の例を示している。各集光グレーティン
グ・カプラ１１．１２および１３の焦点位置が基板ｌＯ
の端面に位置するようにこれらの集光グレーティング・
カプラが形成されている。そして、各集光グレーティン
グ・カプラの焦点位置において、基板ｌＯの端面に光電
変換素子（たとえば７ｔトダイオード）　２１．２２ａ
、　２２ｂ、　２３ａ。

２３ｂが取付け（たとえば接着）られている。

第９図および第１０図はさらに他の例を示している。こ
こでは、基板１０上に、　　ＺｎＳまたは　ＺｎＯなど
の無機材料をスパッタすることにより光導波路層１５が
形成され、その上にＵＶ硬化樹脂による集光グレーティ
ング・カプラ１１．１２および１３が形成されている。

ＵＶ硬化樹脂を用いたグレー５テイングの作製時に、不
可避的に光導波層１５上に薄いＵＶ硬化樹脂膜１６が形
成される。

このような複合集光グレーティング・カプラも、上述し
たと同じような方法により作製される。すなわち、基板
ｌＯ上に光導波層１５を形成し。

この光導波層Ｉ５と複合グレーティングのスタンバとの
間にＵＶ硬化樹脂を充填し、紫外線照射により硬化させ
る。

光導波層１５を無機材料のスパッタリング等の薄膜技術
により作製しているので、光導波層の膜厚を容易に制御
することが可能となる。

第１１図はさらに他の例を示している。

ここでは基板として偏光板１０Ａが用いられている。こ
の偏光板ＬＯＡは半導体レーザ２の出射光のもつ偏光方
向の光を透過する。ガラス基板に偏光膜を形成してもよ
い。

このように導波路基板に偏光分離機能をもたせたことに
より、半導体レーザ２の出射光に直線偏光の光量外の成
分が多少含まれていてもこれを除去することができる。

また、半導体レーザ２の出射光の偏光方向が光磁気ディ
スク９のトラックの接線ＴＲ方向と４５″の角度をもつ
ように高精度に半導体レーザ２を位置決めしなくても、
導波路基板１０Ａの偏光方向を正しく位置決めすればよ
いことになる。これは半導体レーザ２よりも基板１０Ａ
の位置決めが容易である場合に有効である。

第１１図に示す例ではさらに、基板１０Ａの端面に取付
けられた充電変換素子２１．２２ｇと２２ｂ、および２
３ａと２３ｂの受光面の前面に偏光板２４および２５が
設けられている。偏光板２４は７Ｍモードの偏光方向の
光のみを通過させる。これにより、集光グレーティング
φカブラ１１に７Ｍモード以外のＴＥモード等の光が結
合したとしても、光電変換素子２１は７Ｍモードの光の
みを検知できるようになる。同じように偏光板２５はＴ
Ｅモードの偏光方向の光のみを通過させ、光電変換素子
２２．ａ　、　２２ｂ　。

２３ａ、　２３ｂにＴＥモード光のみを入射させる。

基板を偏光板とせずに偏光板２４．２５のみを設けても
よいし、偏光板２４．２５を設けずに基板を偏光板とし
てもよい。

第１２図はこの発明による光ピックアップ装置の第２の
実施例を示している。この光ピックアップ装置は光ディ
スクからの情報の読取りに適したものである。

ガラス基板４０上にＵＶ硬化樹脂による光導波層４３が
形成され、この光導波層４３には複合集光グレーティン
グ・カプラ５０が形成されている。複合集光グレーティ
ング・カプラ５０はスタンバを用いて上述した方法によ
りＵＶ硬化樹脂により光導波層４３と一体的に形成する
ことができる。複合集光グレーティング・カプラ５０は
、全領域に形成された投光用集光グレーティング・カプ
ラ５１と、この領域を２つに分けて形成された２つの受
光用集光グレーティング・カプラ５２．５３とからなり
、それらのグレーティングが重ねて形成されている。グ
レーティング・カプラ５１〜５３のグレーティング周期
はすべて同じでよい。光導波層４３を伝搬する光のモー
ドは半導体レーザ４１から出射される光の偏波面方向に
依存する。

基板４０の端面には半導体レーザ４１が固定されている
。半導体レーザ４Ｉから出射される光は広がりながら光
導波層４３を伝搬し、複合集光グレーティング・カプラ
５０の投光用集光グレーティング・カプラ５１によって
上方に出射しかつ平行化される。

この平行光は対物レンズ４２によって集光され、光ディ
スク４９の表面付近にスポットを形成する。

光ディスク４９には情報を表わすピット列が形成されて
いる。光ディスク４９に投射された光はピットによって
強度変調されて反射される。この反射光は広がりながら
対物レンズ４２に入射し、平行化されて複合集光グレー
ティング・カプラ５０に入射する。複合集光グレーティ
ング・カプラ５０に含まれる受光用集光グレーティング
・カプラ５２．５３は光の波面分割、偏向、および集光
の３機能をもつ。集光グレーティング・カプラ５２．５
３によって光導波層４３に結合した反射光はそれぞれ集
光されながら別個の方向に向って光導波層４３内を進み
。

基板４０の端面に固定された２対の２分割型の光電変換
素子６２ａ、　６２ｂおよび（ｊ３ａ、　６３ｂにそれ
ぞれ受光される。これらの光電変換素子６２ａ、　６２
ｂ。

８３ａ、６３ｂの出力信号に基づいて読取信号。

フォーカシング・エラー信号およびトラッキング・エラ
ー信号が生成されるのは上述した通りである。ここでは
、加算器３５と３８の出力を加算器３２で加算すること
により読取信号を得ている。

第１２図に示す実施例では対物レンズ４２が光ディスク
４９と基板４０との間に配置されているので。

フォーカシング制御は対物レンズ４２を動かすことによ
り行なわれる。

第１３図は変形例を示しており、ここでは対物レンズは
設けられていない。複合集光グレーティング・カプラ５
０Ａはチャーブ形のものである。すなわち、投光用集光
グレーティング５１Ａおよび受光用集光グレーティング
５２Ａ　、　５３Ａはいずれもチャーブ形に形成されて
おり、出射光、入射光の集光機能をもつ。半導体レーザ
４１から出射した光は光導波層４３から集光グレーティ
ング・カプラ５１Ａによって上方に出射させられかつ集
光されて光ディスク４９の表面上に集光スポットを形成
する。光ディスク４９からの反射光は集光グレーティン
グ・カプラ５２Ａ、　５３Ａにそれぞれ入射し２集光さ
れながら光導波層４３を伝搬し、光電変換素子６２ａ、
　６２ｂ、　６３ａ、　６３ｂに達する。この変形例に
おいては基板４０全体を動かすことによりフォーカシン
グ制御が行なわれる。

第１４図はさらに他の変形例を示している。基板として
ｎタイプＳｉ基板７０が用いられ、その上にＵＶ硬化樹
脂よりなるバッファ層７１を介してＺｎＯ、ＺｎＳ等の
薄膜形成材料により光導波層７２が形成されている。光
導波層７２には複合集光グレーティング・カプラ５０が
一体的に形成されている。

基板７０がＳｉ基板であるからここに一体的に２分割型
光電変換素子（ｐｎ接合フォトダイオード）　８２ａ、
　８２ｂおよび８３ａ、　８３ｂが設けられている。す
なわち、第１６図に拡大して示すように、ｎタイプＳｉ
基板７０にｐタイプ不純物をドープすることによりｐ領
域７０ａを形成してｐｎ接合とし。

光電変換素子８２ａ　（８２ｂ　、　８３ａ　、　ｇ３
ｂ　）を構成している。このｐ領域７０ａの表面以外の
場所が５ｉ０２絶縁膜７３により覆われ、ｐ領域７０ａ
の周囲には電極７４が形成されている。この電極７４と
基板７０裏面に形成された電極７５とから受光信号を取
出すことができる。光導波層７２上にはまたグレーティ
ング・カプラ８１が形成されている。集光グレーティン
グ・カプラ５２（５３）で光導波層７２に結合し、光導
波層７２を集光しながら伝搬してきた光はこのグレーテ
ィング・カプラ８１によって回折されｐ領域７０ａに入
射する。このように光電変換素子を基板に一体化に形成
することにより一層の集積化を図ることができる。

第１５図はさらに他の変形例を示している。ここでは、
第１４図に示す光電変換素子が一体的に形成された基板
７０上の光導波層７２に第１３図に示すチャーブ形の複
合集光グレーティング・カプラ５０Ａが設けられ、対物
レンズが省略されている。

第１７ａ図から第１７ｆ図は第１４図または第１５図に
示す光導波層の製造工程を示すものである。

複合集光グレーティング・カプラ５０（または５０Ａ）
および直線状グレーティング・カプラ８１と同形のパタ
ーンをもつニッケル・スタンパ８５ヲ作製する（第１７
ａ図）。これは上述したように電子ビーム・リソグラフ
ィによって作製した原盤を用いてつくることができる。

次にスタンバ８５とガラス基板８７との間にＵＶ硬化樹
脂８６を注入し、紫外線照射によりＵＶ硬化樹脂８６を
硬化させ（第１７ｂ図）８スタンバ８５を剥離する（第
１７ｃ図）。

グレーティング・パターンが転写されたＵＶ硬化樹脂層
８６上にＺｎＯ，ＺｎＳなどをスパッタすることにより
光導波層７２を形成する（第１７ｄ図）。光導波層７２
の厚さは高精度に制御可能である。

さらにｐタイプ領域７０ａ　、　５ｉ０２膜７３．電極
７４、７５等が形成されたＳｉ基板７０と光導波層７２
との間にバッファ層７１となるＵＶ硬化樹脂７１Ａを注
入し、紫外線照射によってＵＶ硬化樹脂を硬化させる（
第１７ｅ図）。

最後にガラス基板８７とＵＶ硬化樹脂層８Ｂとを剥離す
る（第１７ｆ図）。ＵＶ硬化樹脂層８Ｂはそのまま残し
ておいてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例を示し、光ピックアッ
プ装置の光学系の斜視図である。 第２図は変形例を示す斜視図である。 第３図から第５図は導波路基板とその上に形成された複
合集光グレーティング・カプラを示すもので、第３図は
全体の斜視図、第４図は一部の拡大斜視図、第５図は第
３図のｖ−ｖ線にそう拡大断面図である。 第６図および第７図は導波路基板および複合集光グレー
ティング・カプラの他の例を示すもので、第６図は全体
の斜視図、第７図は一部の拡大斜視図である。 第８図は導波路基板の他の例を示す斜視図である。 第９図は導波路基板のさらに他の例を示す斜視図、第１
０図は第９図のＸ−Ｘ線にそう拡大断面図である。 第１１図は導波路基板のさらに他の例を示す斜視図であ
る。 第１２図はこの発明の第２の実施例を示し、光ピックア
ップ装置の光学系の斜視図である。 第１３図、第１４図および第１５図は変形例をそれぞれ
示す斜視図である。 第１８図は基板内に形成された光電変換素子を示す拡大
断面図である。 第１７ａ図から第１７ｆ図は第１４図または第１５図に
示す導波路基板の作製工程を示す断面図である。 第１８図は従来の光ピックアップ装置で用いられるグレ
ーティング・カプラの平面図である。 第１９図は従来の光ピックアップ装置の光学系を示す斜
視図である。 １、５０．５０Ａ ・・・複合集光グレーティング・カプラ。 ２．４１・・・半導体レーザ。 ３・・・コリメートφレンズ。 ４．４２・・・対物レンズ。 ９・・・光磁気ディスク。 １０、４０．７０・・・基板。 １０Ａ・・・偏光板（基板）。 １１、１２．１３．　ＩＩＡ、　Ｌ２Ａ、　１３Ａ。 ５１、５２．５３．５１Ａ、　５２Ａ、　５３Ａ・・・
集光グレーティング・カプラ。 １４、１５．４３．７２・・・光導波層。 ２１、２２ａ、　２２ｂ、　２３ａ、　２３ｂ。 ８２ａ、　８２ｂ、　８３ａ、　６３ｂ。 ８２ａ、　８２ｂ、　８３ａ、　８３ｂ・・・光電変換
素子。 ２４、２５・・・偏光板。 ３１、３３．８４・・・減算器。 ３２、３５〜３８・・・加算器。 ４９・・・光ディスク。 ８１・・・直線状グレーティング・カプラ。 以　　上 特許出願人　　オムロン株式会社 代　　理　　人　　　　　弁理士　　牛　　久　　健　
　司第６図 第７図 第１１図 第８図 第９図 第１０図 第１６図 ８Ｉ 第１４図 １１１５図 ７０ａ 第旧図 第１９図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）直線偏光した光ビームを光磁気記録媒体表面に投
   射するための光源および投光光学系、ＴＭモードおよび
   ＴＥモードの光をそれぞれ励振する複数の集光グレーテ
   ィング・カプラが光導波路上に形成された導波路基板、
   光磁気記録媒体からの反射光を上記導波路基板上の集光
   グレーティング・カプラに導く受光光学系、上記集光グ
   レーティング・カプラによりそれぞれ集光された光を検
   知する複数の光電変換素子、ならびに上記光電変換素子
   の出力信号に基づいてトラッキング・エラー信号、フォ
   ーカシング・エラー信号および情報読取信号を生成する
   信号処理手段を備えたものにおいて、 上記複数の集光グレーティング・カプラが導波路基板上
   に形成された光導波路上の同一箇所に重ねて配置されて
   いることを特徴とする光磁気記録媒体用光ピックアップ
   装置。
2. （２）上記光電変換素子の受光面前面に、対応する上記
   集光グレーティング・カプラに結合する光に固有の偏光
   方向をもつ光を通過させる偏光板が設けられている、 請求項（１）に記載の光磁気記録媒体用光ピックアップ
   装置。
3. （３）上記投光光学系と受光光学系との少なくとも一部
   が共用され、 上記導波路基板を挾んで、光磁気記録媒体と反対側に上
   記光源が配置され、 上記導波路基板が透明でありかつ上記光源からの出射光
   のうち特定の偏光方向の光のみを通過させる偏光分離機
   能部分を有する、 請求項（１）または（２）に記載の光磁気記録媒体用光
   ピックアップ装置。
4. （４）光記録媒体表面に投射する光ビームを発生する光
   源、光記録媒体からの反射光を検知する複数の光電変換
   素子、上記光源からの光を光記録媒体表面に直接投射す
   るまたは投光光学系を通して投射するための投光用集光
   グレーティング・カプラおよび光記録媒体からの反射光
   を直接にまたは受光光学系を通して受けかつ上記光電変
   換素子に集光して導くための受光用集光グレーティング
   ・カプラが光導波路上に形成された導波路基板、ならび
   に上記光電変換素子の出力信号に基づいてトラッキング
   ・エラー信号、フォーカシング・エラー信号および情報
   読取信号を生成する信号処理手段を備えたものにおいて
   、 上記投光用および受光用集光グレーティング・カプラが
   導波路基板上に形成された光導波路上の同一箇所に重ね
   て配置されていることを特徴とする光記録媒体用光ピッ
   クアップ装置。
5. （５）導波路基板が半導体材料で構成され、複数の光電
   変換素子が基板に一体的に形成され、光導波路を伝搬す
   る反射光を光電変換素子に結合させるための光結合器が
   光導波路に設けられている請求項（４）に記載の光記録
   媒体用光ピックアップ装置。